江苏3D打印机：使用3D打印制作触觉传感器

在最近发表的“ 用于软机器人的超灵敏3D打印触觉传感器 ”中，澳大利亚研究人员Saeb Mousavi，David Howard，Chun Wang和Wu Shuying创建了一种使用FDM 3D打印生产用于软机器人的压阻式触觉传感器的新方法。与热塑性聚氨酯（TPU）和聚乳酸-石墨烯（PLA-G）复合材料。

由于具有以下优点，通过3D打印制造触觉传感器受到越来越多的关注-从总体上的可承受性到生产速度的提高，以及使用多种材料（包括石墨烯）的能力。由于“优越的表面积”和高电导率，石墨烯作为触觉传感材料具有广阔的前景。热塑性塑料易于获取且价格合理，并且易于打印。不需要后处理，并且由于石墨中的硬度更高，因此对于嵌入式网络来说，粘合强度更高。

在这项研究中，研究人员使用了聚乳酸石墨烯（PLA-G）导电聚合物复合材料（CPC）作为3D打印触觉传感器的压阻传感材料。他们通过3D打印可拉伸的传感器，通过评估弯曲角度和宽压力范围来测试性能。尽管研究人员为该研究创建的样本是基本样本，但它显示了3D打印和以后使用更复杂几何形状的能力的希望，因为该材料对压力和弯曲的差异敏感。

研究人员指出：“将结构和传感材料集成到一个印刷件中的能力提供了许多优势，并且绕开了传统制造方法的某些局限性。“该传感器可以轻松集成或连接到软机器人执行器上，以获取触觉信息。”

由于PLA不灵活，因此他们创建了PLA-G复合材料以用作夹在TPU之间的层（此处，研究团队使用Ninjaflex），而没有出现“脱胶”现象。

3D打印的传感器。PLA-G在两层TPU之间。在两端，PLA-G被设计为裸露的以利于引线键合。

传感器的两端被粘在铝铰链上，以测试其对受限弯曲的敏感性。在每个实验过程中，铰链都会弯曲到一定程度，然后迅速恢复到其原始状态。”研究人员解释说。“通过测量初始标距长度和曲率半径，可以计算出传感器在每个弯曲角度产生的相应应变（ε）（ε=ΔL/ L0），随后可以计算出标距因数（GF）（GF = （ΔR/ R0）/ε）。”

弯曲角度检测结果。传感器的两端固定在铰链上。通过计算每个弯曲循环中的感应应变来计算应变系数（GF）。

研究人员使用称重传感器对传感器施加接触压力，以评估其检测压力的能力。实验期间使用了三种不同的施加压力。

接触压力检测结果。插图显示了最小可检测压力（292 Pa）的结果。

热塑性长丝促进了这一过程，因为不需要固化或后处理。此外，该传感器可以印刷或附着在任何表面上（例如，在软致动器上），并且可以提供准确而可靠的触觉反馈。研究人员总结说：“感应接触压力和弯曲角度的能力对于软执行器至关重要。事实证明，该传感器是将来开发此类机器人执行器的很好的选择。”

无论是创建新框架，与机器人技术一起使用的超材料还是4D概念，在3D打印的伴随下，软机器人技术在各种工业应用中都将继续发展。